해양 외란 환경에서 자율무인수상정 - 자율무인잠수정 협업 운용을 위한 시뮬레이터 개발

Abstract

최근 수중 탐사, 해양 공간 관리 및 다양한 작업 임무의 중요성이 증가함에 따라, 복잡한 임무를 효율적으로 처리하기 위해 다중·다종 수중 무인 이동체 간 협업 운용의 필요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 이러한 협업 운용 시 다양한 해양 환경 조건이 미치는 영향을 분석하고, 이에 따른 운용 성능을 검증하기 위해 MATLAB™ 기반의 시뮬레이터를 개발하였다. 개발된 시뮬레이터는 조류, 파고, 바람 등 다양한 해양 환경 요소를 반영하여 실제 조건을 모사할 수 있도록 구성되었으며, 무인 이동체 플랫폼 모델, 경로 생성기, 제어기 등 주요 알고리즘을 선택적으로 활용하여 자율무인수상정(ASV)과 자율무인잠수정(AUV) 간의 도킹 시나리오를 시뮬레이션 할 수 있도록 제작되었다. 이를 통해 무인 이동체 간 협업 운용을 위한 시뮬레이터의 유효성을 검증하였다. 시뮬레이션 결과, 조류, 파고, 바람 등 해양 환경 조건에 따라 도킹 성공률이 달라지는 양상을 확인할 수 있었으며, 특히 조류 및 풍향이 도킹 경로에 수직일 경우 무인이동체의 비홀로노믹 제약으로 인해 제어 성능 및 도킹 성공률이 현저히 감소하는 경향을 보였다. 이를 통해 도킹 실험에 앞서 해양 조건을 고려한 협업 운용 시나리오를 시뮬레이션함으로써, 다양한 해양 환경에서의 ASV-AUV 간 최적 도킹 경로를 사전에 검토하고 운용 전략을 수립할 수 있음을 확인하였다.